EP4627403A1 - Transparente reflexionsscheibe für die nutzung mit einem reflexionsanzeigesystem zur doppelbildunterdrückung - Google Patents

Transparente reflexionsscheibe für die nutzung mit einem reflexionsanzeigesystem zur doppelbildunterdrückung

Info

Publication number
EP4627403A1
EP4627403A1 EP23794340.2A EP23794340A EP4627403A1 EP 4627403 A1 EP4627403 A1 EP 4627403A1 EP 23794340 A EP23794340 A EP 23794340A EP 4627403 A1 EP4627403 A1 EP 4627403A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reflection
angle
disk
projection
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23794340.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Arthur Janzer
Jasper Stern
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP4627403A1 publication Critical patent/EP4627403A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B2027/0192—Supplementary details
    • G02B2027/0194—Supplementary details with combiner of laminated type, for optical or mechanical aspects
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam

Definitions

  • Transparent reflection screen for use with a reflection display system for double image suppression
  • the invention relates to reflection display systems that reflect a projection image via a reflection disk into the eye area of a user.
  • the invention further relates to measures for suppressing a double image due to double reflection at two interfaces of the reflection disk.
  • reflection disk To solve the above problem, light that has entered the reflection disk is to be redirected completely or largely during transmission so that it does not reach the user's eye area. This is achieved using an optical element in the reflection disk that has an angle-selective transmission property.
  • the angle-selective optical element is designed as an angle-selective diffuser which diffuses transmitted light with a Light with an angle of incidence above a critical angle is diffusely scattered and light with an angle of incidence below the critical angle is transmitted unchanged.
  • a holographic element can also be arranged in the reflection disk as an angle-selective optical element.
  • the holographic element is designed to deflect light that is coupled into the reflection disk and reaches the holographic element during its transmission so that it remains trapped in the reflection disk via total internal reflection and is ultimately absorbed in the material of the reflection disk.
  • Such holographic deflection elements are known from various manufacturers, such as Holoptics®, Zeiss®, Digilens®, etc.
  • the angle-selective diffuser has the advantage that the projection light can have a wide wavelength range and the diffuser can be designed either as a classic volume diffuser or holographic.
  • the use of the holographic element has the advantage that light coupled into the reflection disc, which usually leads to a double image, can no longer leave the reflection disc because it is trapped in it by total reflection. This prevents part of the diffusely scattered light from reaching the user's eye area, as is the case with the angle-selective diffuser, and therefore does not impair the user's perception of the display image.
  • the angle-selective optical element in the reflection disc can effectively suppress or weaken the display of a double image, so that the optical image impression of the reflection display system is improved.
  • Figures 1 a and 1 b are schematic representations of a
  • Figure 2 is a section of a cross-section through a front panel designed as a reflection panel with an angle-selective diffuser;
  • Figure 3 is a detail of a cross section through a front pane designed as a reflection pane with a holographic element.
  • FIGS 1 a and 1 b show a schematic longitudinal sectional view through a motor vehicle with a reflective display system 1 and a view from the perspective of the driver of the motor vehicle.
  • the reflective display system 1 has a display device 2 which is arranged on an upper side of an instrument panel 4.
  • the display device 2 comprises an upwardly directed display surface 3 for displaying a display image.
  • the display device 2 is arranged on the upper side of the instrument panel 4 below a section of the windshield 5 which serves as a reflective disk 8.
  • a lower part of the windshield 5 can thus be designed as a reflective region and represent a reflective disk 8.
  • the reflective disk 8 can also be designed separately from the windshield 5.
  • the reflection panel 8 can extend over a large part of the width of the front panel 5 directly at a lower area of the front panel 5.
  • the reflection panel 8 is at least partially transparent and can optionally have a black print area in the lower area.
  • the black print area generally has a height from the lower edge of the front panel 5 of between 3 and 10 cm.
  • the display device 2 is controlled by a control unit 9 in order to output a desired projection image as a display image, which is to be perceived by the vehicle occupant after reflection via the reflection area of the reflection plate 8.
  • the display device 2 is preferably designed as a light-emitting display device, in particular as an LCD display unit with a high-brightness backlight or as a micro-LED display unit, or as a projector with a projection surface (screen) located under the windscreen 5 on the instrument panel 4 in order to provide a bright projection image so that the generated projection image can be perceived over the corresponding area of the windscreen 5 even in high ambient brightness.
  • a light-emitting display device in particular as an LCD display unit with a high-brightness backlight or as a micro-LED display unit, or as a projector with a projection surface (screen) located under the windscreen 5 on the instrument panel 4 in order to provide a bright projection image so that the generated projection image can be perceived over the corresponding area of the windscreen 5 even in high ambient brightness.
  • the display device 2 can be mounted in a recess 6 of the instrument panel so that the vehicle occupant cannot see the display surface 3 of the display device 2 directly and the vehicle occupants are prevented from being blinded by direct light from the display surface 3 into the eye area B. Furthermore, the display surface 3 of the display device 2 is aligned such that an output projection image is reflected on the reflection disk 8 and can be perceived by a vehicle occupant in an eye area B.
  • the optical element 10 can be designed as an angle-selective diffuser which diffusely scatters transmitted projection light P which strikes at an angle of incidence range greater than a critical angle.
  • the critical angle in air
  • the critical angle can, for example, have an angle between 60° and 80°, preferably an angle of 70°.
  • ambient light incident at angles of incidence smaller than the critical angle can be transmitted unscattered, so that the environment can be perceived without impairment.
  • the projection light P ie the light which is displayed by the display device and which reaches or is coupled into the interior of the front pane 5 via the inside of the front pane 5, is diffusely scattered during its transmission through the angle-selective diffuser, as shown by the hatched triangle D in Figure 2.
  • Figure 3 shows, similar to Figure 2, a cross-sectional view through a windshield 5 of a vehicle, in which a section is designed as a transparent reflection disk 8, wherein the beam paths of the projection light P, as well as the main image HB and the secondary image NB, are shown.
  • the optical element 10 is designed here as a holographic angle-selective element.
  • the holographic element is designed such that transmitted projection light, which enters the reflection disk 8 via the inside, exits the holographic element at a high angle of reflection and is directed at an inclined angle onto the outside (disk-air interface) of the reflection disk 8, so that it is guided by total reflection inside the reflection disk 8 or the windshield 5 and thus remains trapped.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reflexionsscheibe für ein Reflexionsanzeigesystem zum Reflektieren eines Projektionsbildes in einen Augenbereich eines Nutzers, wobei die flächige Reflexionsscheibe aus einem transparenten Material ausgebildet ist, in dem ein winkelselektives optisches Element eingebettet ist, das sich in der Reflexionsscheibe über den gesamten Flächenbereich der Reflexionsscheibe erstreckt, wobei das winkelselektive optische Element zumindest einen Teil des über eine Innenfläche in die Reflexionsscheibe eingekoppeltes Projektionslichts, das das Projektionsbild trägt, in einem Winkel so ablenkt, dass nach einer Reflexion an einer Außenfläche der Reflexionsscheibe der Teil des eingekoppelten Projektionslichts nicht in den Augenbereich des Nutzers gelangt.

Description

Beschreibung
Transparente Reflexionsscheibe für die Nutzung mit einem Reflexionsanzeigesystem zur Doppelbildunterdrückung
Die Erfindung betrifft Reflexionsanzeigesysteme, die ein Projektionsbild über eine Reflexionsscheibe in einen Augenbereich eines Nutzers reflektieren. Die Erfindung betrifft weiterhin Maßnahmen zur Unterdrückung eines Doppelbildes aufgrund einer zweifachen Reflexion an zwei Grenzflächen der Reflexionsscheibe.
Reflexionsanzeigesysteme, wie beispielsweise Head-up-Display-Systeme oder Panorama-Head-up-Display-Systeme, verwenden zum Einsatz von Kraftfahrzeugen in der Regel die Frontscheibe zur Reflexion des Projektionsbildes in das Auge eines Nutzers. Die Projektion des Projektionsbildes erfolgt bei herkömmlichen Head-up-Display-Systemen durch Projektion eines virtuellen Bildes über eine Reflexion an der Reflexionsscheibe ins Auge des Nutzers und bei Panorama-Head-up-Display-Systemen durch Reflexion einer einfachen Bildanzeige einer auf der Oberseite der Instrumententafel angeordnete selbstleuchtende Anzeigeeinrichtung an der Reflexionsscheibe.
Bei der Reflexion des Projektionslichts, das das Projektionsbild trägt, entstehen aufgrund des geneigten Einfallswinkels auf der Frontscheibe zwei Bilder, die im Augenbereich des Nutzers wahrgenommen werden können. Ein Hauptbild ergibt sich durch die Reflexion an der inneren Luft-Scheiben-Grenzfläche und ein Doppelbild aus der Reflexion eines in die Reflexionsscheibe eingekoppelten Teils des Projektionslichtes an der äußeren Scheiben-Luft-Grenzfläche. Haupt- und Doppelbild sind in der Regel zueinander vertikal verschoben und bewirken einen unscharfen Bildeindruck. Zur Unterdrückung des Doppelbildes wird bei herkömmlichen Reflexionsanzeigesystemen eine Keilfolie in der Reflexionsscheibe vorgesehen, die die Außenfläche der Reflexionsscheibe relativ zur Innenfläche um einen geringen Winkelbetrag aufklappt und damit das Hauptbild und Doppelbild einander überlagern.
Dieser Ansatz ist jedoch für ein sogenanntes Panorama HUD (PHUD oder Scheibenwurzel-HUD), d.h. HUD-Anzeigesystemen mit Projektionsabständen bzw. Darstellungsabständen im Bereich von 1 m und darunter, nicht geeignet, da die benötigten Keilwinkel der Keilfolie erheblich größer sein müssten als bei klassischen Reflexionsanzeigesystemen (HUD-Systeme mit Projektionseinrichtungen in der Instrumententafel) mit Projektionsabständen von über 2m.
Weitere Ansätze, ein Doppelbild in einer Reflexionsscheibe zu unterdrücken, können beispielsweise mit polarisierten, Licht reflektierenden Beschichtungen der Frontscheibe realisiert werden. Diese Ansätze sind für herkömmliche Reflexionsanzeigesysteme ausreichend, jedoch beim PHUD nur bedingt nutzbar, da hier die Einfallswinkel des Projektionslichts auf die Reflexionsscheibe und auch der Winkelabstand zwischen Hauptbild und Doppelbild größer sind. Daher ist in der Regel eine gute Bildanzeige eines PHUD-Anzeigesystems nur im Schwarzdruckbereich der Frontscheibe am unteren Rand möglich, da bisher nur dieser eine zuverlässige Unterdrückung des Doppelbilds ermöglicht.
Eine Erweiterung der Bildgröße für PHUD-Anzeigesysteme über den Schwarzfilmbereich in den transparenten Bereich der Frontscheibe wird jedoch gewünscht, da derzeitige Schwarzdruckbereiche eine maximale Bildhöhe von ca. 6 cm ermöglichen, welche für diverse Informationsdarstellungen zu gering ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte transparente Reflexionsscheibe für ein Reflexionsanzeigesystem zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Doppelbildunterdrückung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die transparente Reflexionsscheibe zur Doppelbildunterdrückung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Reflexionsanzeigesystem gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Reflexionsscheibe für ein Reflexionsanzeigesystem zum Reflektieren eines Projektionsbildes in einen Augenbereich eines Nutzers vorgesehen, wobei die flächige Reflexionsscheibe aus einem transparenten Material ausgebildet ist, in dem ein winkelselektives optisches Element eingebettet ist, das sich in der Reflexionsscheibe über den gesamten Flächenbereich der Reflexionsscheibe erstreckt, wobei das winkelselektive optische Element zumindest einen Teil des über eine Innenfläche in die Reflexionsscheibe eingekoppelten Projektionslichts, das das Projektionsbild trägt, in einem Winkel so ablenkt, dass nach einer Reflexion an einer Außenfläche der Reflexionsscheibe der Teil des eingekoppelten Projektionslichts nicht in den Augenbereich des Nutzers gelangt.
Zur Vermeidung eines Doppelbilds bei einem Reflexionsanzeigesystem ist es in der Regel notwendig, die Reflexion an der Außenseite der Reflexionsscheibe zu unterdrücken oder sicherzustellen, dass das dort reflektierte Projektionsbild nicht in den Augenbereich des Nutzers gelangt.
Zur Lösung der obigen Aufgabe ist vorgesehen, Licht, das in die Reflexionsscheibe eingetreten ist, bei seiner Transmission gänzlich oder großteilig so umzulenken, dass es nicht in den Augenbereich des Nutzers gelangt. Dies wird mithilfe eines optischen Elements in der Reflexionsscheibe erreicht, das eine winkelselektive Transmissionseigenschaft aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass das winkelselektive optische Element als winkelselektiver Diffusor ausgebildet ist, der transmittiertes Licht mit einem Einfallswinkel über einem Grenzwinkel diffus streut und Licht mit einem Einfallswinkel unter dem Grenzwinkel unverändert transmittiert .
Das funktionale Element dieses winkelselektiven optischen Elements können ausgerichtete Flüssigkristalle zwischen zwei flächigen Trägerfolien sein. Das optische Element kann so Dicken von 50pm bis 300pm aufweisen. Diese Sandwichstruktur des optischen Elements kann zwischen eine innenseitige und eine außenseitige Glasscheibe eingebracht werden, um so die Reflexionsscheibe zu bilden. Ist die Reflexionsscheibe Teil einer Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs kann das funktionale Element nur in einen Teilbereich der Frontscheibe eingebracht werden. Alternativ kann das funktionale Element auch direkt auf die Innenseite einer einzelnen Glasscheibe aufgebracht bzw. laminiert werden. So kann das winkelselektive optische Element ein winkelselektiver Diffusor sein, der als Schicht innerhalb oder auf der Innenseite der Reflexionsscheibe angeordnet ist.
Der winkelselektive Diffusor streut nur Licht, das unter flachen Einfallswinkeln, wie z. B. Einfallswinkeln (in Luft) größer als zwischen 60° und 80°, insbesondere größer als 70°, streut und im übrigen Winkelbereich das durchtretende Licht nicht beeinflusst. Somit wird in die Reflexionsscheibe über die Innenseite der Reflexionsscheibe eingedrungenes Licht, das zur Ausbildung eines Doppelbilds führen würde, gestreut, so dass nur noch ein geringer Teil des eingekoppelten Lichts den Augenbereich des Nutzers erreicht. Zudem führt dieses aufgrund der diffusen Streuung zu einer nicht konkreten Abbildung, sondern lediglich zu einem schwachen, ausgewaschenen, nicht störenden Lichtfleck.
Somit wird die Reflexionsscheibe in einem Reflexionsanzeigesystem so bezüglich einer bildgebenden Anzeigeeinrichtung angeordnet, dass in die Reflexionsscheibe eingekoppeltes Projektionslicht bei Transmission durch den winkelselektiven Diffusor in Richtung der Außenseite der Reflexionsscheibe diffus gestreut wird, so dass ein Teil des Lichts über totale interne Reflexion in der Reflexionsscheibe gefangen bleibt und nur ein geringer Anteil in den Augenbereich des Nutzers gelangt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das winkelselektive optische Element als holographisches Element ausgebildet sein, das einfallendes transmittiertes Licht mit einem Ausfallwinkel ablenkt, der größer ist als ein Grenzwinkel der Totalreflexion an der Außenseite der Reflexionsscheibe.
Als Alternative kann als winkelselektives optisches Element auch ein holographisches Element in der Reflexionsscheibe angeordnet sein. Das holographische Element ist dabei ausgebildet, um Licht, das in die Reflexionsscheibe eingekoppelt wird und zu dem holografischen Element gelangt, bei seiner Transmission so umzulenken, dass dieses über totale interne Reflexion in der Reflexionsscheibe gefangen bleibt und letztlich im Material der Reflexionsscheibe absorbiert wird. Derartige holographische Umlenkelemente sind von verschiedenen Herrstellern bekannt, wie z.B. Holoptics®, Zeiss®, Digilens® usw.
Gegenüber dem holographischen Element hat der winkelselektive Diffusor den Vorteil, dass das Projektionslicht einen breiten Wellenlängenbereich aufweisen kann und der Diffusor entweder klassisch als Volumenstreuer oder holographisch ausgeführt werden kann. Dagegen hat die Verwendung des holographischen Elements den Vorteil, dass in die Reflexionsscheibe eingekoppeltes Licht, das in der Regel zu einem Doppelbild führt, die Reflexionsscheibe nicht mehr verlassen kann, da dieses durch totale Reflexion darin gefangen ist. Dies vermeidet, dass wie beim winkelselektiven Diffusor ein Teil des diffus gestreuten Lichts in den Augenbereich des Nutzers gelangt, und führt damit zu keinen Beeinträchtigungen der Wahrnehmung des Anzeigebilds durch den Nutzer. Durch das winkelselektive optische Element in der Reflexionsscheibe kann effektiv die Darstellung eines Doppelbildes unterdrückt oder abgeschwächt werden, so dass der optische Bildeindruck des Reflexionsanzeigesystems verbessert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Reflexionsanzeigesystem mit der obigen Reflexionsscheibe und mit einer flächigen Anzeigeeinrichtung oder einer Projektionsanzeigeeinheit zum Bereitstellen des Projektionsbildes vorgesehen, wobei die Reflexionsscheibe so bezüglich des Projektionslichts des Projektionsbildes angeordnet ist, dass das Projektionsbild an der Innenfläche der Projektionsscheibe reflektiert in den Augenbereich des Nutzers gelangt.
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1 a und 1 b schematische Darstellungen eines
Reflexionsanzeigesystems in einem Kraftfahrzeug im Längsschnitt und in einer Draufsicht von dem Blickpunkt eines Fahrzeuginsassen;
Figur 2 ein Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Frontscheibe, die als Reflexionsscheibe mit einem winkelselektiven Diffusor ausgebildet ist; und
Figur 3 ein Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Frontscheibe, die als Reflexionsscheibe mit einem holographischen Element ausgebildet ist.
Figuren 1 a und 1 b zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung durch ein Kraftfahrzeug mit einem Reflexionsanzeigesystem 1 bzw. eine Darstellung aus dem Blickwinkel des Fahrers des Kraftfahrzeugs. Das Reflexionsanzeigesystem 1 weist eine Anzeigeeinrichtung 2 auf, die an einer Oberseite einer Instrumententafel 4 angeordnet. Die Anzeigeeinrichtung 2 umfasst eine nach oben gerichtete Anzeigefläche 3 zur Darstellung eines Anzeigebilds. Die Anzeigeeinrichtung 2 ist auf der Oberseite der Instrumententafel 4 unterhalb eines Abschnitts der Frontscheibe 5 angeordnet, der als Reflexionsscheibe 8 dient. Ein unterer Teil der Frontscheibe 5 kann somit als Reflexionsbereich ausgebildet sein und eine Reflexionsscheibe 8 darstellen. In anderen Ausführungsformen kann die Reflexionsscheibe 8 auch separat von der Frontscheibe 5 ausgebildet sein. Die Reflexionsscheibe 8 kann sich über einen großen Teil der Breite der Frontscheibe 5 unmittelbar an einem unteren Bereich der Frontscheibe 5 erstrecken. Die Reflexionsscheibe 8 ist zumindest teilweise transparent ausgebildet und kann ggfs. im unteren Bereich einen Schwarzdruckbereich aufweisen. Der Schwarzdruckbereich weist in der Regel eine Höhe vom unteren Rand der Frontscheibe 5 zwischen 3 und 10cm auf.
Die Anzeigeeinrichtung 2 wird durch eine Steuereinheit 9 angesteuert, um als Anzeigebild ein gewünschtes Projektionsbild auszugeben, das von dem Fahrzeuginsassen nach Reflexion über den Reflexionsbereich der Reflexionsscheibe 8 wahrgenommen werden soll.
Die Anzeigeeinrichtung 2 ist vorzugsweise als lichtemittierende Anzeigeeinrichtung, insbesondere als LCD-Anzeigeeinheit mit einem Backlight hoher Helligkeit oder als Mikro-LED-Anzeigeeinheit, oder als Projektor mit unter der Frontscheibe 5 auf der Instrumententafel 4 befindlichen Projektionsfläche (Leinwand) ausgebildet, um ein leuchtstarkes Projektionsbild bereitzustellen, so dass das erzeugte Projektionsbild auch bei hoher Umgebungshelligkeit über den entsprechenden Bereich der Frontscheibe 5 wahrgenommen werden kann.
Die Anzeigeeinrichtung 2 kann in einer Vertiefung 6 der Instrumententafel angebracht sein, so dass vom Fahrzeuginsassen kein direkter Blick auf die Anzeigefläche 3 der Anzeigeeinrichtung 2 möglich ist und ein Blenden der Fahrzeuginsassen durch direktes Licht von der Anzeigefläche 3 in den Augenbereich B vermieden wird. Weiterhin ist die Anzeigefläche 3 der Anzeigeeinrichtung 2 so ausgerichtet, dass ein ausgegebenes Projektionsbild an der Reflexionsscheibe 8 reflektiert wird und von einem Fahrzeuginsassen in einem Augenbereich B wahrgenommen werden kann.
In alternativen Ausführungsformen kann die Anzeigeeinrichtung 2 auch als Projektionseinrichtung (entsprechend einem herkömmlichen Head-up-Display) vorgesehen sein, die ein Projektionsbild auf die Reflexionsscheibe 8 projiziert, wo dieses in den Augenbereich B des Nutzers fokussiert wird. Figur 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch eine Frontscheibe 5 eines Fahrzeugs, bei der ein Abschnitt als transparente Reflexionsscheibe 8 ausgebildet ist, wobei die Strahlengänge des Projektionslichts dargestellt werden. Die Reflexionsscheibe 8 kann somit Teil der Frontscheibe sein oder auch als separates Element zwischen der Frontscheibe 5 und der Anzeigeeinrichtung 2 angeordnet sein. Zusätzlich sind die Strahlengänge eines Hauptbildes HB und eines (ohne das nachfolgend beschriebene optische Element 10 entstehenden) Nebenbildes NB dargestellt.
Die Reflexionsscheibe 8 weist einen Aufbau auf, bei dem ein optisches Element 10 im Inneren der Reflexionsscheibe 8 angeordnet ist. Das optische Element 10 befindet sich in dem Bereich, an dem die Reflexionsscheibe 8 für einfallendes Umgebungslicht transparent sein soll. Bei einem als PHUD ausgebildeten Reflexionsanzeigesystem 1 mit einer als Teil der Frontscheibe 5 ausgebildeten Reflexionsscheibe 8 kann sich somit das optische Element 10 an einen Schwarzdruckbereich 11 der Frontscheibe 5 anschließen. Der Schwarzdruckbereich kann ein lichtabsorbierendes Element im Inneren der Frontscheibe 5 sein, das sich von dem unteren Rand der Frontscheibe 5 nach oben erstreckt. Der Schwarzdruckbereich 11 kann beispielsweise eine Höhe von zwischen 5 und 10 cm ausgehend vom unteren Rand aufweisen, wobei die Oberkante des Schwarzdruckbereichs 11 so gewählt ist, dass die Sicht des Fahrers des Kraftfahrzeugs auf den vorausliegenden Umgebungsbereich nicht beeinträchtigt ist.
Das optische Element 10 kann als winkelselektiver Diffusor ausgebildet sein, der transmittiertes Projektionslicht P, das unter einem Einfallswinkelbereich von größer einem Grenzwinkel auftrifft, diffus streut. Der Grenzwinkel (in Luft) kann beispielsweise einen Winkel zwischen 60° und 80°, vorzugsweise einen Winkel von 70°, aufweisen. Somit kann mit kleineren Einfallswinkeln als der Grenzwinkel einfallendes Umgebungslicht ungestreut transmittiert werden, so dass die Umgebung unbeeinträchtigt wahrgenommen werden kann. Dagegen wird das Projektionslicht P, d. h. das Licht, das von der Anzeigeeinrichtung dargestellt wird und das über die Innenseite der Frontscheibe 5 ins Innere der Frontscheibe 5 gelangt bzw. eingekoppelt wird, bei seiner Transmission durch den winkelselektiven Diffusor diffus gestreut werden, wie durch das schraffierte Dreieck D in Figur 2 dargestellt ist.
Dazu kann die Anzeigeeinrichtung 2 bezüglich der Reflexionsscheibe 8 so angeordnet sein, dass alle Winkelbereiche, mit denen das Projektionslicht P über die Innenseite in die Reflexionsscheibe 8 eingekoppelt wird und in Richtung des winkelselektiven Diffusors 10 gebrochen wird, mit einem Winkelbereich auf den Diffusor auftrifft, der größer als der vorgegebene Grenzwinkel ist. Somit wird jegliches Projektionslicht P, das von der Anzeigeeinrichtung 2 ausgegeben wird und das in die Reflexionsscheibe 8 eingekoppelt wird, diffus in Richtung der Außenseite der Reflexionsscheibe 8 gestreut, so dass durch Reflexion an der Außenseite der Reflexionsscheibe (Scheiben-Luft-Grenzfläche) nur ein geringer Teil des diffus gestreuten Lichts in Richtung des Augenbereichs des Nutzers zurückreflektiert wird. Andere Anteile des diffus gestreuten Lichts werden in andere Richtungen reflektiert oder bleiben durch Totalreflexion innerhalb der Reflexionsscheibe 8 bzw. der Frontscheibe 5 gefangen.
In Figur 3 zeigt ähnlich wie Figur 2 eine Querschnittsdarstellung durch eine Frontscheibe 5 eines Fahrzeugs, bei der ein Abschnitt als transparente Reflexionsscheibe 8 ausgebildet ist, wobei die Strahlengänge des Projektionslichts P, sowie des Hauptbilds HB und des Nebenbilds NB, dargestellt werden. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Figur 2 ist das optische Element 10 hier als holographisches winkelselektives Element ausgebildet. Das holographische Element ist so ausgebildet, dass transmittiertes Projektionslicht, das über die Innenseite in die Reflexionsscheibe 8 einfällt, unter einem hohen Ausfallwinkel aus dem holografischen Element austritt und unter einem geneigten Winkel auf die Außenseite (Scheiben-Luft-Grenzfläche) der Reflexionsscheibe 8 gerichtet wird, so dass dieses durch Totalreflexion im Inneren der Reflexionsscheibe 8 bzw. der Frontscheibe 5 geleitet wird und somit gefangen bleibt. Da das holographische Element wellenlängenselektiv ist, ist dabei vorzugsweise vorgesehen, dass die Lichtquellen der Anzeigeeinrichtung spektral schmalbandig ausgebildet sind, um den Effekt der Lichtumlenkung mit hohem Ausfallwinkel zu erreichen und Artefakte im holographischen Element zu vermeiden bzw. zu reduzieren.
Bezugszeichenliste
1 Reflexionsanzeigesystem
Anzeigeeinrichtung
3 Anzeigefläche
Instrumententafel
5 Frontscheibe
6 Vertiefung
8 Reflexionsscheibe
9 Steuereinheit
10 optisches Element
11 Schwarzdruckbereich
P Projektionslicht

Claims

Ansprüche Reflexionsscheibe (8) für ein Reflexionsanzeigesystem (1 ) zum Reflektieren eines Projektionsbildes in einen Augenbereich (B) eines Nutzers, wobei die flächige Reflexionsscheibe (8) aus einem transparenten Material ausgebildet ist, in dem ein winkelselektives optisches Element (10) eingebettet oder aufgebracht ist, das sich in bzw. an der Reflexionsscheibe (8) über den gesamten Flächenbereich der Reflexionsscheibe (8) erstreckt, wobei das winkelselektive optische Element 810) zumindest einen Teil des über eine Innenfläche in die Reflexionsscheibe (8) eingekoppeltes Projektionslichts (P), das das Projektionsbild trägt, in einem Winkel so ablenkt, dass nach einer Reflexion an einer Außenfläche der Reflexionsscheibe (8) der Teil des eingekoppelten Projektionslichts (P) nicht in den Augenbereich des Nutzers gelangt. Reflexionsscheibe (8) nach Anspruch 1 , wobei das winkelselektive optische Element (10) als winkelselektiver Diffusor ausgebildet ist, der transmittiertes Licht mit einem Einfallswinkel über einem Grenzwinkel diffus streut transportiert und Licht mit einem Einfallswinkel unter dem Grenzwinkel ungestreut transmittiert. Reflexionsscheibe (8) nach Anspruch 2, wobei das winkelselektive optische Element (10) ausgerichtete Flüssigkristalle zwischen zwei insbesondere parallelen flächigen Trägerelementen, insbesondere Trägerfolien, aufweist. Reflexionsscheibe (8) nach Anspruch 1 , wobei das winkelselektive optische Element (10) als holographisches Element ausgebildet ist, das einfallendes Licht in einem Ausfallwinkel ablenkt der größer ist als ein Grenzwinkel der Totalreflexion an der Außenseite der Reflexionsscheibe (8). Reflexionsscheibe (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das winkelselektive optische Element (10) im Inneren der Reflexionsscheibe (8) eingebracht ist oder auf eine Innenfläche einer Scheibe aufgebracht ist bzw. laminiert ist und die Innenfläche bildet. Reflexionsscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Reflexionsscheibe (8) Teil einer Frontscheibe (5) eines Kraftfahrzeugs ist. Reflexionsanzeigesystem (1 ) mit einer Reflexionsscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mit einer flächigen Anzeigeeinrichtung oder einer Projektionsanzeigeeinheit zum Bereitstellen des Projektionsbildes, wobei die Reflexionsscheibe (8) so bezüglich des Projektionslichts (P) des Projektionsbildes angeordnet ist, dass das Projektionsbild an der Innenfläche der Projektionsscheibe reflektiert in den Augenbereich (B) des Nutzers gelangt. Reflexionsanzeigesystem (1 ) nach Anspruch 7, wobei die Anzeigeeinrichtung (2) als lichtemittierende Anzeigeeinrichtung, insbesondere als LCD-Anzeigeeinheit mit einem Backlight oder als Mikro-LED-Anzeigeeinheit, oder als Projektor mit unter der Frontscheibe (5) auf der Instrumententafel (4) befindlichen diffus reflektierenden Anzeigefläche (3). Verwendung einer Reflexionsscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für ein Reflexionsanzeigesystem (1 ) mit einer flächigen Anzeigeeinrichtung (2) oder einer Projektionsanzeigeeinheit zum Bereitstellen des Projektionsbildes, wobei die Reflexionsscheibe (8) so bezüglich des Projektionslichts (P) des Projektionsbildes angeordnet wird, dass das Projektionsbild an der Innenfläche der Projektionsscheibe (8) reflektiert in den Augenbereich (B) des Nutzers gelangt.
EP23794340.2A 2022-11-29 2023-10-24 Transparente reflexionsscheibe für die nutzung mit einem reflexionsanzeigesystem zur doppelbildunterdrückung Pending EP4627403A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022131497.9A DE102022131497B3 (de) 2022-11-29 2022-11-29 Transparente Reflexionsscheibe für die Nutzung mit einem Reflexionsanzeigesystem zur Doppelbildunterdrückung
PCT/EP2023/079531 WO2024115014A1 (de) 2022-11-29 2023-10-24 Transparente reflexionsscheibe für die nutzung mit einem reflexionsanzeigesystem zur doppelbildunterdrückung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4627403A1 true EP4627403A1 (de) 2025-10-08

Family

ID=87930457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23794340.2A Pending EP4627403A1 (de) 2022-11-29 2023-10-24 Transparente reflexionsscheibe für die nutzung mit einem reflexionsanzeigesystem zur doppelbildunterdrückung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4627403A1 (de)
CN (1) CN120225940A (de)
DE (1) DE102022131497B3 (de)
WO (1) WO2024115014A1 (de)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3532120A1 (de) * 1985-09-10 1987-03-19 Ver Glaswerke Gmbh Windschutzscheibe mit einer reflektierenden einrichtung zur einspiegelung von optischen signalen in das gesichtsfeld des fahrers
JP2751436B2 (ja) * 1989-07-17 1998-05-18 日産自動車株式会社 車両用表示装置
US6327084B1 (en) * 1997-06-30 2001-12-04 Central Glass Company, Limited Display system where polarized light impinges on platelike laminate at brewster's angle or emerges therefrom at angle equal thereto
JPWO2013190959A1 (ja) * 2012-06-22 2016-05-26 旭硝子株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
DE102013206505B4 (de) * 2013-04-12 2020-11-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Lichtdurchlässige Scheibe zum Anzeigen eines Bildes eines Head-Up Displays für polarisierte Sonnenbrillen, Head-up Display Anordnung und Fahrzeug mit einer Head-up Display Anordnung
DE102019210952B3 (de) 2018-08-30 2019-11-14 Ford Global Technologies, Llc Blickfeldanzeigesystem und Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug
JP7143264B2 (ja) * 2019-09-05 2022-09-28 矢崎総業株式会社 車両用表示装置
DE102020106160A1 (de) 2020-03-06 2021-09-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anordnung zur Reflexionsunterdrückung bei einem Frontscheibenanzeigesystem sowie Frontscheibenanzeigesystem
DE102021108354A1 (de) 2021-04-01 2022-10-06 Carl Zeiss Jena Gmbh Holographische Projektionsvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
CN120225940A (zh) 2025-06-27
WO2024115014A1 (de) 2024-06-06
DE102022131497B3 (de) 2023-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4115218B1 (de) Anordnung zur reflexionsunterdrückung bei einem frontscheibenanzeigesystem sowie frontscheibenanzeigesystem
DE4104233A1 (de) Kraftfahrzeug-anzeigevorrichtung vom reflexionstyp
DE102010032998A1 (de) Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
EP3847498B1 (de) Anzeigevorrichtung mit einem selbstleuchtenden bildschirmelement, kraftfahrzeug mit einer anzeigevorrichtung, sowie zugehöriges betriebsverfahren
DE102016209526A1 (de) Projektionseinrichtung und Verfahren zum Projizieren eines virtuellen Bilds in einen Sichtbereich eines Fahrers eines Fahrzeugs
DE102017206364A1 (de) Anordnung zur Reflexionsunterdrückung bei einer Frontscheibenanzeigeeinrichtung sowie Frontscheibenanzeigeeinrichtung
EP3274745A1 (de) Projektionsfläche, windschutzscheibe mit einer projektionsfläche sowie blickfeldanzeigevorrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102022131497B3 (de) Transparente Reflexionsscheibe für die Nutzung mit einem Reflexionsanzeigesystem zur Doppelbildunterdrückung
DE102017202566A1 (de) Anordnung zur Reflexionsunterdrückung bei einer Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung sowie Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung
DE102022104676A1 (de) Wellenleiter zum Anzeigen eines Bildes sowie holographische Anzeige mit einem solchen Wellenleiter
DE102021130835A1 (de) Projektionsanzeigesystem für ein Fahrzeug
WO2020182678A1 (de) Verfahren zur beeinflussung von lichtstrahlen im innenraum eines kraftfahrzeugs sowie kraftfahrzeug zur durchführung des verfahrens und spiegelbank für ein solches kraftfahrzeug
DE102022105718A1 (de) Projektionsanordnung und Fahrzeug
DE102025100635B3 (de) Panorama-Headup-Display
DE102024121620A1 (de) Head-up-Display-Vorrichtung
DE102023106913A1 (de) Optisches Element für eine Anzeigevorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Elements
DE102023130348A1 (de) Fahrzeugverglasung mit einer lichtstreuenden Bedruckung
DE202025100322U1 (de) Anzeigevorrichtung
DE102024105135A1 (de) Beleuchtungseinrichtung für einen freien und einen eingeschränkten Sichtmodus und Bildschirm mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung
DE102023111970A1 (de) Projektorbasiertes HUD für ein Fahrzeug mit einer Kontrast- und Effizienzerhöhung über einen Zirkularpolarisator
WO2023072483A1 (de) HUD mit liegender Bildebene für ein Fahrzeug mit einem optimierten Display-Anstellwinkel
DE112022005996T5 (de) Anzeigevorrichtung
WO2025153131A1 (de) Vordersitz mit einem integrierten projektor zum erzeugen einer schwebenden realen abbildung für passagiere im fond eines fahrzeugs
WO2024199569A1 (de) Reflexionsanzeigesystem für ein kraftfahrzeug
WO2014015943A1 (de) Projektionsanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250611

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)